Μια μαύρη τρύπα μέσης μάζας που ανακαλύφθηκε μέσω του βαρυτικού φακού μιας έκρηξης ακτίνων γάμμα
Οι μαύρες τρύπες έρχονται σε τρία μεγέθη: μικρές, μεσαίες και μεγάλες. Οι μικρές μαύρες τρύπες έχουν αστρική μάζα. Σχηματίζονται όταν ένα μεγάλο αστέρι καταρρέει στο τέλος της ζωής του. Οι μεγάλες μαύρες τρύπες κρύβονται στα κέντρα των γαλαξιών και είναι εκατομμύρια ή δισεκατομμύρια ηλιακές μάζες. Οι μεσαίου μεγέθους μαύρες τρύπες είναι από 100 έως 100.000 ηλιακές μάζες. Είναι γνωστές ως Μαύρες Τρύπες Ενδιάμεσης Μάζας (IMBH) και είναι το είδος που καταλαβαίνουμε λιγότερο.
Μία από τις μεγαλύτερες δυσκολίες στη μελέτη των IMBH είναι ότι είναι δύσκολο να βρεθούν. Πιστεύουμε ότι σχηματίζονται όταν μεγάλα αστέρια ή μαύρες τρύπες αστρικής μάζας συγχωνεύονται στα κέντρα των σφαιρωτών σμηνών, έτσι τείνουν να κρύβονται μέσα σε ένα πυκνό σμήνος από φωτεινά αστέρια. Οι ενδιάμεσες μαύρες τρύπες συνήθως δεν είναι ενεργές, επομένως δεν μπορούμε επίσης να τις αναγνωρίσουμε από τους πίδακες ή τις έντονες ακτίνες Χ. Αλλά θα πρέπει να είναι αρκετά κοινά. Υπολογίζεται ότι περίπου 45.000 μαύρες τρύπες μέσης μάζας θα μπορούσαν να βρίσκονται στην περιοχή του γαλαξία μας.
Το M45 είναι ένα σφαιρικό σμήνος που θα μπορούσε να φιλοξενήσει μια μαύρη τρύπα. Πίστωση: ESA/Hubble & NASA
Πρόσφατα μια ομάδα χρησιμοποίησε μια νέα τεχνική για να βρει ένα από αυτά. Η μέθοδός τους χρησιμοποιεί εκρήξεις ακτίνων γάμμα και βαρυτικό φακό. ΕΝΑ έκρηξη ακτίνων γάμμα (GRB) είναι μια φωτεινή λάμψη ακτίνων γάμμα που εμφανίζεται από καιρό σε καιρό. Πιθανότατα προκαλούνται όταν ένα μεγάλο αστέρι εκρήγνυται ως υπέρκαινο ή όταν δύο μεγάλα αστέρια συγκρούονται και συγχωνεύονται. Συνήθως, ένα GRB θα εμφανίζεται ως ένα μόνο φλας που διαρκεί περίπου μισό δευτερόλεπτο, αλλά μερικές φορές θα δούμε δύο αναλαμπές που βρίσκονται στην ίδια γενική περιοχή του ουρανού σχεδόν την ίδια στιγμή. Τώρα αυτό θα μπορούσε να είναι απλώς τυχαία, αλλά είναι πιο πιθανό οι δύο λάμψεις να προκλήθηκαν από το ίδιο GRB, αλλά να εμφανίζονται ως πολλαπλές λάμψεις λόγω βαρυτικού φακού.
Πώς ο βαρυτικός φακός μπορεί να κάνει μια λάμψη να εμφανίζεται ως πολλαπλές λάμψεις. Πίστωση: NASA, ESA και D. Player (STScI)
Η ομάδα ανέλυσε το μοτίβο και το φάσμα της διπλής έκρηξης για να δείξει ότι η δεύτερη ήταν ηχώ της πρώτης. Αυτό επιβεβαίωσε ότι το γεγονός είχε βαρυτικό φακό από μια μάζα μεταξύ μας και του GRB. Στη συνέχεια χρησιμοποίησαν το χρονοδιάγραμμα των δύο εκρήξεων για να υπολογίσουν την αιτία. Βρήκαν ότι τα δεδομένα ήταν σύμφωνα με μια μαύρη τρύπα μέσης μάζας περίπου 55.000 ηλιακών μαζών.
Αυτή η μέθοδος δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εύρεση πολλών μαύρων τρυπών μέσης μάζας, αλλά κάθε IMBH που βρίσκουμε μας δίνει μια άλλη πηγή πληροφοριών. Οι μαύρες τρύπες μέσης μάζας στο πρώιμο σύμπαν μπορεί να ήταν οι σπόροι των υπερμεγέθων μαύρων τρυπών που βλέπουμε στους γαλαξίες σήμερα. Όσο περισσότερο καταλαβαίνουμε για τα μεσαία παιδιά της οικογένειας των μαύρων τρυπών, τόσο περισσότερο μπορούμε να δούμε πώς οι μαύρες τρύπες συνέβαλαν στη διαμόρφωση του σύγχρονου μας σύμπαντος.
Αναφορά:Paynter, James, Rachel Webster και Eric Thrane. ' Στοιχεία για μια μαύρη τρύπα μέσης μάζας από μια έκρηξη ακτίνων γάμμα με βαρυτικούς φακούς. 'Αστρονομία της Φύσης(2021): 1-9.